Во второй половине XVII века при возведении каменной ограды был построен парадный въезд в монастырь, Святые ворота. Со стороны Волги к проезду примыкали две круглые башни. При игумене Гордиане на средства ярославских купцов Семена и Ивана Матвеевых-Сверчковых в 1672 году строительство ворот с храмом было завершено. В 1684 году на пожертвования Н. Я. Львова была сделана южная пристройка к воротам. В 1691 году, когда артель художника расписывала Введенский собор, украсили живописью и стены ворот. На втором этаже над сводчатым проездом ворот располагалась квадратная в плане одноглавая Никольская церковь, состоявшая из основного помещения, трапезной и алтаря.
В XVIII веке переделали окна храма, изменили облик фасадов. В 1815 году первоначальное шатровое завершение заменили на шестигранное со шпилем. В церкви был позолоченный пятиярусный иконостас. Во время пребывания в монастыре архиереев храм был домашним при архиерейских кельях.
С конца 1920-х годов церковь использовалась для нужд новых хозяев монастыря, в 1930-х годах под жилье. Проезд со стороны Волги был заложен кирпичом. В нем устроили гараж.
В 1990-х годах Никольский храм восстановили как летний, который служил домовой церковью при монастырских кельях. Царские врата и иконы для него были переданы Ярославским музеем-заповедником. Арку Святых ворот расписала бригада мастеров А. Сурикова, реставрацию сохранившихся фрагментов стенописи выполнили специалисты ООО ЯХМ «Реставратор».
Никольский храм освящен архиепископом Ярославским и Ростовским Михеем 16 мая 1997 года. Во время реставрационных работ интерьер храма был расписан. На алтарной стене появилось изображение семьи последнего императора России Николая II, выполненная к ее канонизации.
